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20.半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面上,一长为r,质量为m的直导体棒MN置于圆导轨上面,MN的延长线通过圆导轨中心O,装置的俯视图如图所示:整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,方向竖直向下,在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出).直导体棒在水平外力作用下以速度ω绕O逆时针匀速转动、转动过程中始终与导轨保持良好接触,导体棒和导轨的电阻均可忽略.则以下说法正确的是(  )
A.N点的电势比M点的电势高
B.通过电阻R的感应电流的大小为$\frac{3ωB{r}^{2}}{R}$
C.电阻R的电功率为$\frac{9{ω}^{2}{B}^{2}{r}^{2}}{4R}$
D.外力的功率为$\frac{9{ω}^{2}{B}^{2}{r}^{2}}{4R}$

分析 由右手定则判断出感应电流方向,然后判断电势高低;
由E=$\frac{1}{2}$BL2ω求出感应电动势,由欧姆定律求出电流;
由电功率公式求出电阻的电功率;
外加机械功率等于R消耗的电功率.

解答 解:A、由右手定则可知,感应电流由M流向N,MN是电源,则N点电势高,M点电势低,故A正确;
B、MN中感应电动势的大小为:E=$\frac{1}{2}$B(2r)2ω-$\frac{1}{2}$Br2ω=1.5Br2ω,感应电流大小:I=$\frac{E}{R}$=$\frac{3B{r}^{2}ω}{2R}$,故B错误;
C、电阻R的功率:P=$\frac{{E}^{2}}{R}$=$\frac{9{ω}^{2}{B}^{2}{r}^{4}}{4R}$,故C错误;
D、外力做功转化为电能,外力的功率等于R的电功率,外力功率为:$\frac{9{ω}^{2}{B}^{2}{r}^{4}}{4R}$,故D错误;
故选:A.

点评 本题的关键要掌握转动切割感应电动势公式E=$\frac{1}{2}$BL2ω,知道能量是如何转化的是解题的关键点.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

13.如图所示,ABC是光滑轨道,BC段是半径为r的半圆弧,直径BC竖直,今让一小球从A点(与C点在同一水平线上)由静止开始沿轨道ABC运动,已知如果小球与轨道发生碰撞就会损失机械能,则(  )
A.小球恰能到达C点
B.小球可能到C点后做平抛运动
C.小球到BC间某一点后再沿原轨道返回A点
D.小球不可能再回到A点

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

11.下列说法中正确的是(  )
A.伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比,并直接用实验进行了验证
B.牛顿第一定律、牛顿第二定律都可以通实验来验证
C.单位m、kg、s是一组属于国际单位制的基本单位
D.用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当的比例,例如加速度a=$\frac{F}{m}$就是采用比值定义法

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

8.现有一特殊的电池,其电动势E约为9V,内阻r在35Ω~55Ω范围内,最大允许电流为50mA.为测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示的电路进行实验.图中电压表的内电阻很大,对电路的影响可以不计,R为电阻箱,阻值范围为0~9 999Ω,R0是定值电阻,起保护作用.
(1)实验室备有的保护电阻R0有以下几种规格,本实验应选用C.
A.10Ω,2.5W    B.50Ω,1.0W   C.150Ω,1.0W   D.1 500Ω,5.0W
(2)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读出电压表的示数U,再改变电阻箱阻值,取得多组数据,作出了如图乙所示的图线.则根据该同学所作的图线可知图象的横坐标与纵坐标的比值表示回路中电流.
(3)根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势E为10V,内电阻r为50Ω.

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15.如图所示,在匀强电场中有一半径为R的圆,场强方向与圆所在平面平行,场强大小为Ep,有一电荷量为q的带正电微粒以相同的初动能沿着各个方向从A点进入圆形区域中,只在电场力作用下运动,从圆周上不同点离开圆形区域,其中从C点离开圆形区域的带电微粒的动能最大,图中O是圆心,AB是圆的直径,AC是与AB成α角的弦,则(  )
A.匀强电场的方向沿CO方向
B.A、C两点之间的电势差为2ERcos2α
C.该带电微粒在C带电电势能大于在A点的电势能
D.从A到C电场力做功为2qERcosα

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

5.如图所示,上下表面平行的玻璃砖对某种单色红光的折射率为n=$\sqrt{2}$,玻璃砖下表面镀有银反射面.一束该单色红光与界面的夹角θ=45°射到玻璃砖上表面,结果在玻璃砖上表面的右边竖直光屏P上(见图)出现出现相距h=2cm的红色光点A和B(A点在B点之上,图中未画出A、B),光在玻璃砖下表面(只考虑)一次反射.
①画出光路示意图;
②求玻璃砖的厚度d;
③换用单色紫光做该实验(紫光同样以θ=45°射到玻璃砖上表面),玻璃砖的厚度不变,(紫光的)光点A和B相对原来红光的光点如何变化?

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科目:高中物理 来源: 题型:多选题

12.将一个质量为m的小球,从同一高度h以相同大小的初速度分别沿竖直方向下落、沿光滑斜面下滑、水平抛出,最后落到同一水平面内,如图所示,不计空气阻力,小球沿上述三条不同的路径运动时,下列说法正确的是(  )
A.三种情况重力做功的平均功率一样大
B.三种情况落地时的速度大小相等
C.三种情况从抛出到落地运动时间相同
D.三种情况重力做功一样多

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科目:高中物理 来源: 题型:选择题

9.下面叙述符合物理学史实的是(  )
A.伽利略通过理想实验总结出了惯性定律
B.亚里士多德发现忽略空气阻力,重物与轻物下落得同样快
C.开普勒通过研究行星观测记录,发现了行星运动三大定律
D.牛顿发现了万有引力定律并测出了引力常量

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10.下列说法正确的是(  )
A.理想气体的温度变化时,其分子平均动能和分子势能也随之改变
B.气体压强本质上是大量气体作用在器壁单位面积上的平均作用力
C.机械能不可能全部转化为内能,内能也不可能全部转化为机械能
D.一等质量的类型气体经历等容过程,如果吸热,则其内能一定增加
E.热量能够自发第从高温物体传递到低温物体,但不能自发地从低温物体传递到高温物体

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